Die Errichtung von Tunneln unter Gewässern stellt Ingenieure vor immense Herausforderungen. Traditionelle Methoden, wie das Bohren und Ausheben tiefer Tunnel, sind äußerst teuer und technisch komplex. Eine besonders innovative und zugleich ungewöhnliche Technik bildet die Methode der sogenannten „immersed tube tunnels“, auf Deutsch als eingetauchte oder versenkte Tunnels bekannt. Diese Bauweise verbindet technisches Know-how mit cleveren Lösungen, um städtische und maritime Herausforderungen auf eine besonders faszinierende Weise zu meistern. Im Gegensatz zu herkömmlichen Tunnelbohrungen, bei denen große Tunnelbohrmaschinen durch Boden und Gestein vordringen, setzt die immersive Tunneltechnik auf vorgefertigte Tunnelabschnitte, die in der Regel hunderte Meter lang sind.
Diese werden auf über Wasser gebaut, als wären es riesige schwimmende Schiffskörper, und anschließend sorgfältig in vorbereitete Gräben auf dem Meeres- oder Flussboden versenkt. Das Prinzip klingt im ersten Moment simpel, gleicht in der Praxis jedoch eher dem Andocken einer Raumstation als einem Bauprojekt an Land. Der Hauptvorteil dieser Methode zeigt sich bei Gewässern, die eine wichtige maritime Verkehrsroute darstellen oder in denen die Errichtung einer hohen Brücke störende visuelle Auswirkungen auf die Umgebung hätte. Ein anschauliches Beispiel hierfür ist der ursprüngliche Plan der Interstate 95 über den Baltimore Hafen in den USA. Eine hohe Brücke hätte das historische Fort McHenry, welches nicht nur ein bedeutendes Kulturdenkmal, sondern ein Symbol nationaler Bedeutung ist, durch ihr massives Erscheinungsbild überschattet oder die ästhetische Wahrnehmung eingeschränkt.
Die Entscheidung für einen unterirdischen Tunnel unter dem Wasser war daher nicht nur eine ingenieurtechnische, sondern auch eine kulturelle und gestalterische Lösung. Technisch gesehen macht das Installieren von Tunneln mit der immersiven Methode viele Aspekte einfacher oder effizienter. Beispielsweise ist es oft eine bessere Option, wenn es darum geht, die Tunnelzufahrten zu gestalten. Herkömmliche Hochbrücken erfordern sehr lange Rampen, da der Neigungswinkel für Fahrzeuge und vor allem Züge nicht zu steil sein darf. Tunnel hingegen erlauben eine nahezu ebene Verkehrsführung und benötigen weniger Fläche an der Oberfläche.
Die Variante des im Wasser versenkten Tunnelabschnitts bedeutet zudem, dass der Tunnel nicht tief gegraben werden muss. Die Abdeckung oberhalb des Tunnels unter dem Sediment ist geringer, was wiederum Baukosten und Zeitaufwand reduziert. Ein weiterer interessanter Aspekt ist die Form der Tunnel. Tunnelbohrungen erzwingen meist eine kreisförmige Querschnittsform, da die Bohrmaschinen zylindrisch sind und eine runde Form strukturell widerstandsfähig gegen den Druck des umgebenden Materials bietet. Die Immersed Tube Technik lässt jedoch wesentlich flexiblere Querschnitte zu.
So können beispielsweise kombinierte Tunnellösungen für Straßen und Schienenverbindungen realisiert werden, bei denen rechteckige oder breitere Querschnitte sinnvoller und platzsparender sind. Damit ist diese Technologie prädestiniert für multidisziplinäre Verkehrsnetze. Die Bauabschnitte werden an Land in einer trockenen Werft oder einem Schiffsdock gefertigt. Große Stahl- oder Betonsektionen, oftmals über 200 Meter lang, werden dort in Form gebracht. Da die Tunnelabschnitte hohl sind und mit Luft gefüllt werden, besitzen sie eine natürliche Auftriebsfähigkeit und können somit auf das Wasser gesetzt und wie Konvois von Tauchbooten oder Lastkähnen transportiert werden.
Während dieses Transports müssen Ingenieure die Balance und Stabilität im Wasser stets gewährleisten, um ein Kippen oder Rollen der riesigen Bauelemente zu vermeiden. Ist der Abschnitt an seinem vorgesehenen Platz angekommen, wird er von einer speziellen Konstruktion, einem sogenannten Lay Barge, in Position gebracht. Dieses Schwimmgerüst ähnelt einem riesigen Katamaran mit Auslegern, das gleichzeitig als Mobilkran dient. Nach der genauen Positionierung werden Ballasttanks im Tunnel geflutet, sodass der schwere Bauteil langsam absinkt und präzise in einen zuvor ausgehobenen Graben versenkt werden kann. Der Graben ist ein zentraler Bestandteil des gesamten Systems.
Da sich in den meisten Fluss- oder Meeresbetten eine dicke Sedimentschicht aus feinem Schlamm und anderem weichen Material befindet, wird zunächst dieser Bodenbereich mit speziellen Saugbaggern oder Greifern vorbereitet und durch eine Tragschicht aus festem Kies oder Felsmaterial ersetzt. Diese Schicht sorgt dafür, dass der Tunnel später stabil und dauerhaft liegt. Das präzise Nivellieren wird durch spezielle Schleppwerkzeuge erreicht, sodass der Bodengrund für die Tunnelsektionen exakt vorbereitet ist. Die einzelnen Tunnelabschnitte werden mit speziellen Dichtungen eingerahmt, die für eine absolute Wasserdichtigkeit sorgen. Je näher sich zwei einzelne Teile kommen, desto wichtiger wird eine perfekte Abdichtung des Fugenbereichs.
Die Passgenauigkeit ist derart hoch, dass ein kleines Verziehen oder Abweichen zu Leckagen führen könnte. Um dem entgegenzuwirken, werden während des Senkvorgangs und Positionierens umfangreiche Vermessungsmaßnahmen durchgeführt. Manche Segmente besitzen eigene Messmasten, die über die Wasseroberfläche ragen, um feinste Korrekturen vornehmen zu können. Nach dem Zusammenfügen der Elemente werden die wasserdichten Gummidichtungen komprimiert, um eine feste Verbindung sicherzustellen. Wasser wird innerhalb der Fugenbereiche abgepumpt, sodass ein Unterdruck entsteht, der das Ganze zusätzlich zusammenpresst.
Damit entsteht eine extrem stabile und wasserdichte Verbindung, die gleichzeitig kleinen Bewegungen durch Temperaturschwankungen, Setzungen oder Wasserdruckänderungen standhält. Auch wenn die einzelnen Segmente beim Einsetzen zwar auf Druck und Scherkräfte ausgelegt sind, sind sie jedoch nicht vollständig starr miteinander verbunden. Die Verbindung lässt eine gewisse Flexibilität zu, um nicht durch starre Verbindungen bei Spannungen oder Bewegungen Schäden zu riskieren. Dies macht eine korrekte Rückverfüllung des Grabens um den Tunnel besonders wichtig. Diese sogenannte „locking fill“ besteht aus grobem, winkeligem Gestein, das sich durch sein Formschluss-Verhalten selbstverdichtet, sodass die Segmente nicht verrutschen können, ohne sie zu beschädigen.
Die Rückverfüllung rund um den Tunnel erfüllt zudem den Zweck, die Struktur vor äußeren Einflüssen wie Strömungen, Schiffsankern oder gar Meereslebewesen zu schützen. In besonders sensiblen Bereichen werden über der Rückverfüllung schwere Schutzlayer aus großen Felsbrocken eingebracht, welche als spezielle Schutzschicht dienen, um mechanische Einwirkungen abzufangen. Diese Maßnahmen tragen zur Langlebigkeit der Tunnel bei und sichern auch den Betrieb über Jahrzehnte. Die Belastung und Beanspruchung von Tunneln, die nicht am Boden aufliegen sondern eingebettet und teilweise schwimmend sind, ist ein hochkomplexes Teilgebiet des Bauingenieurwesens. Umgebende Lasten variieren mit der Zeit, ebenso wie die Bewegungen des Untergrundpublikums und wechselnde Wasserdruckverhältnisse.
Das ingenieurtechnische Zusammenspiel von Materialwahl, Geometrie, Dichtungssystemen und Rückverfüllung macht die immersive Tunnelerstellung daher zu einem anspruchsvollen Projekt, das höchste Präzision erfordert. Eine oft übersehene Herausforderung ist jedoch der ökologische Fußabdruck dieses Verfahrens. Im Gegensatz zu Tunnelbohrungen, die punktuell tief in der Erdkruste arbeiten und dort eher begrenzt stören, erfordert die versenkte Tunnelbautechnik umfangreiche Aushubarbeiten und Dredging (Ausbaggerung) von Sedimenten. Das Aufwirbeln von Sedimenten führt zu einer Trübung des Wassers, was nicht nur die Sicht verringert, sondern auch Sedimentpartikel und manchmal Kontaminationen aus älteren Industriezeiten wieder freisetzt. Dies hat Auswirkungen auf lokale Flora und Fauna und kann Lebenszyklen von Wasserlebewesen stören.
Um diese Effekte einzudämmen, werden heute moderne Verfahren angewandt, die Sedimentspritzer durch versiegelte Greifer minimieren und Bauphasen sorgsam auf sensible Zeiten von Tierwanderungen oder Laichzeiten abstimmen. Global gibt es bereits zahlreiche Beispiele erfolgreicher Umsetzung von immersiven Tunneln. Der Transbay Tube in der San Francisco Bay, der Øresund Tunnel zwischen Dänemark und Schweden, der Marmaray Tunnel unter der Bosporusstraße in Istanbul oder die Verbindung von Busan zu Geoje in Südkorea stehen exemplarisch für die Bandbreite und Bedeutung dieser Technologie. Jedes dieser Projekte spiegelt eine Kombination aus Herausforderungen, Innovationskraft und Ingenieurskunst wider. Noch beeindruckender sind aktuell im Bau befindliche Vorhaben, wie der Fehmarnbelt-Tunnel zwischen Deutschland und Dänemark, der mit über 17 Kilometern der längste immersive Tunnel der Welt sein wird.
Solche Megaprojekte verlangen nicht nur technische Expertise, sondern auch eine enge Kooperation zwischen Staaten, Behörden, Ingenieuren und Umweltexperten. Der immersive Tunnelbau ist somit ein faszinierendes Beispiel dafür, wie technische Ingenieurskunst mit den Anforderungen moderner Infrastrukturentwicklung und Naturschutz in Einklang gebracht werden kann. Die scheinbare Einfachheit dieser Methode – Tunnelabschnitte wie Legosteine zusammenzusetzen und präzise zu versenken – verdeckt die enorme Komplexität und die Detailarbeit, die dahintersteckt. Letztlich bietet diese Bauweise die Möglichkeit, große Wasserflächen und urbane Landschaften miteinander zu verbinden, ohne dabei das Bild historischer und kultureller Wahrzeichen zu zerstören oder kostspielige Hochbrücken mit langen Rampen zu errichten. Gerade im dicht besiedelten urbanen Bereich kann diese innovative Methode einen essentiellen Beitrag zu nachhaltiger Verkehrs- und Stadtplanung leisten.
Insgesamt entfaltet die immersive Tunnelmethode ein Potenzial, das weit über die rein ingenieurmäßige Leistung hinausgeht. Sie steht für eine Symbiose aus Innovation, Präzision und Rücksichtnahme – eine Bauweise der Zukunft, die gewaltige Infrastrukturvorhaben mit der Schonung von Umwelt und Kulturstätten verbindet.
